【龙腾原创】浅谈超结MOS驱动-DIY电源设计DEMO分享-世纪电源网社区

bei_jxing

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2014-2-21 23:34:27

接触超结MOS有一段时间了，在这里谈谈自己对超结工艺技术MOS的驱动理解，抛砖引玉如，有理解不正确的地方，请大家指出。
说到超结MOS驱动，建议大家看看飞兆的应用笔记-AN9005，写的非常详细，下面说说对这篇应用笔记的理解；先上图

如上图，MOSFET由于内部的寄生电容和电感等参数，使MOSFET开通和关断时会出现高频振荡，尤其超结工艺，开关速度比传统工艺快了不少；看下测试波形图

上图左边是传统工艺的7A-600V器件，右图是龙腾超结LSD07N65器件，测试条件相同；可以看到LSD07N65上升速度明显快；当然开关速度快有利有弊，怎么扬长避短；所以使用超结MOS在驱动上注意开通速度变化引起的变化；
今天先发到这里，后续陆续发出，欢迎关注。

		2 admin admin 离线 LV9 管理员积分：32499 \| 主题：2330 \| 帖子：8891 访问空间发消息积分:32499 管理员 2014-2-22 00:42:17
		乖乖，您是第一个参与网友哈，支持先！帮您改了下帖子标题。欢迎您继续和大家分享您的技术经验！回复 \| 举报 \|

			4 潇湘夜雨潇湘夜雨离线 LV6 高级工程师积分：1233 \| 主题：7 \| 帖子：480 访问空间发消息积分:1233 LV6 高级工程师 2014-2-22 10:19:49
			活动不是3月8号才开始吗？回复 \| 举报 \|

				5 davida davida 离线 LV8 副总工程师积分：2978 \| 主题：26 \| 帖子：1235 访问空间发消息积分:2978 LV8 副总工程师 2014-2-22 11:59:47
				呵呵，心也太急了。回复 \| 举报 \|

					7 bei_jxing bei_jxing 离线 LV6 高级工程师积分：872 \| 主题：5 \| 帖子：346 访问空间发消息积分:872 LV6 高级工程师 2014-2-23 10:02:16
					笨鸟先飞，回复 \| 举报 \|

				6 qq80644864 qq80644864 离线 LV7 版主积分：24106 \| 主题：37 \| 帖子：9098 访问空间发消息积分:24106 版主 2014-2-22 17:28:30
				什么活动，MS都没关注到啊。。。回复 \| 举报 \|

		3 ope8363744 ope8363744 离线 LV8 副总工程师积分：4111 \| 主题：257 \| 帖子：1745 访问空间发消息积分:4111 LV8 副总工程师 2014-2-22 08:49:54
		diban 回复 \| 举报 \|

		8 bei_jxing bei_jxing 离线 LV6 高级工程师积分：872 \| 主题：5 \| 帖子：346 访问空间发消息积分:872 LV6 高级工程师 2014-2-24 10:40:22
		再来一张关断的波形；绿色MOS Vgs,黄色MOS Vds; 驱动电阻 Ron=30Ohm;Roff=10Ohm; 左图平面7N60 右图龙腾超结7N60 上图中看到，龙腾超结7N60 关断速度较快，Vgs上有小幅振荡；回复 \| 举报 \|

			9 tuyushan tuyushan 离线 LV2 本网技师积分：139 \| 主题：3 \| 帖子：0 访问空间发消息积分:139 LV2 本网技师 2014-2-24 15:59:53
			能谈谈上升时间比原工艺要快的好处是什么，还有就是为啥超结工艺时Vg时会有震荡，这个震荡有什么影响呢？回复 \| 举报 \|

				10 wxj1220 wxj1220 离线 LV6 高级工程师积分：1126 \| 主题：13 \| 帖子：351 访问空间发消息积分:1126 LV6 高级工程师 2014-2-24 16:05:34
				开关电源的开关损耗很大一部分就是上升及下降时间长引起的，可以减小开关损耗，震荡原因挺多的：譬如探棒夹的位置，和电路的匹配，，原件的自身参数，主要影响：误开关，安全，EMI等回复 \| 举报 \|

				13 bei_jxing bei_jxing 离线 LV6 高级工程师积分：872 \| 主题：5 \| 帖子：346 访问空间发消息积分:872 LV6 高级工程师 2014-2-24 16:18:09
				上升时间快是因为超结器件的非线性寄生电容特性何导致，VDS上升和下降时间快可以减少MOSFET的开关损耗，进而提高系统效率和降低温升。出现震荡原因是关断速度快了以后PCB寄生电感Ls,外部驱动电阻Rgext,Mosfet Cgs电容构成RLC振荡回路；抑制震荡：1-减小电路寄生参数；2-增大外部驱动电阻；3-减小回路；回复 \| 举报 \|

				47 bei_jxing bei_jxing 离线 LV6 高级工程师积分：872 \| 主题：5 \| 帖子：346 访问空间发消息积分:872 LV6 高级工程师 2014-9-30 14:41:29 倒数2
				时隔半年回头看当时发的帖子，觉得对问题剖析的不够清楚，透彻；有幸最近对这颗器件进行深入测试，分析；再分享一点自己的看法；欢迎大家拍砖。为啥超结工艺时Vg时会有震荡，这个震荡有什么影响呢？ 1-GS振荡的原因是Vgs 下降到米勒平台处后漏极电位在30-200V快速变化； 2-漏极电位快速变化高 dv/dt导致Ids产生负di/dt，由于电路中和MOSFET封装寄生电感的存在，示波器测试Vgs快速有一段迅速下降；实际MOSFET芯片内部振荡比实际测试小，因为寄生电感小； 3-Ids 高di/dt 导致栅极寄生Rgext,Lgext,Lgint,Cgs,Lsint,Lgext 回路发生RLC振荡；减缓此振荡，降低外部寄生电感 4-上述回路振荡导致栅极Cgs电位升高，MOSFET关断延迟，较为严重情况有开通的迹象，关断损耗增加，Vds变化率分段现象明显。回复 \| 举报 \|

					48 budaoweng6789 budaoweng6789 离线 LV8 副总工程师积分：5000 \| 主题：83 \| 帖子：931 访问空间发消息积分:5000 LV8 副总工程师最新回复 2019-12-22 17:42:55 倒数1
					看完了也没看明白最后楼主选择了哪种驱动才是最合适的回复 \| 举报 \|

			12 bei_jxing bei_jxing 离线 LV6 高级工程师积分：872 \| 主题：5 \| 帖子：346 访问空间发消息积分:872 LV6 高级工程师 2014-2-24 16:06:54
			什么是传统工艺和超结工艺，先引用AN-9005简单介绍。传统平面型 MOSFET 的击穿电压取决于漂移层掺杂度及其厚度。电场的导通电阻主要来自漂移区。因此，导通电阻随较厚且轻掺杂的漂移层呈指数增加，从而实现较高的击穿电压；如下图所示，与传统平面技术的井状结构相比，超级结技术体中有较深的P-型柱状结构。柱状结构可有效限制轻掺杂 epi区域中的电场。由于采用这种P-型柱状结构，与传统平面结构相比，N-型 EPI 的电阻显著减少，同时维持了同等的击穿电压。因此，这种新技术打破了导通电阻方面的硅限制，并且与传统平面工艺相比，实现了单位面积的导通电阻仅为原来的1/3[4]。众所周知，该技术还提供独特的非线性寄生电容性能并能够减少开关功率损耗。回复 \| 举报 \|

				15 qq80644864 qq80644864 离线 LV7 版主积分：24106 \| 主题：37 \| 帖子：9098 访问空间发消息积分:24106 版主 2014-2-24 23:05:38
				楼主威猛回复 \| 举报 \|

				44 bei_jxing bei_jxing 离线 LV6 高级工程师积分：872 \| 主题：5 \| 帖子：346 访问空间发消息积分:872 LV6 高级工程师 2014-3-21 13:15:51 倒数5
				接着说说SJ-MOS寄生电容的非线性特性，寄生电容和VDS曲线如下图：如上图 1-超结输入电容Ciss 和平面传统工艺变化不大； 2--超结输出电容Coss和反射电容Crss与传统平面差异较大，电容非线性变化； SJ-MOS寄生电容的非线性特性优势： 1-开关速度快，开关损耗小； 2-系统效率高，特别是再开关损耗比重较大的应用；劣势及对策： 1-门极驱动震荡；对策：驱动电阻适当加大，栅极串入磁珠； 2-Vds dv/dt高；对策：关断驱动电阻适当加大； 3-EMI 对策：综合效率在DS并接适当电容；回复 \| 举报 \|

		11 wxj1220 wxj1220 离线 LV6 高级工程师积分：1126 \| 主题：13 \| 帖子：351 访问空间发消息积分:1126 LV6 高级工程师 2014-2-24 16:06:43
		可否多来点啊，求楼主讲学，我先去买瓜子和小板凳了哦回复 \| 举报 \|

		14 一川一川离线 LV6 高级工程师积分：1075 \| 主题：31 \| 帖子：307 访问空间发消息积分:1075 LV6 高级工程师 2014-2-24 22:08:42
		还没开始吧回复 \| 举报 \|

			16 bei_jxing bei_jxing 离线 LV6 高级工程师积分：872 \| 主题：5 \| 帖子：346 访问空间发消息积分:872 LV6 高级工程师 2014-2-25 13:45:29
			先热热场，回复 \| 举报 \|

				17 kongfuzi kongfuzi 离线 LV2 本网技师积分：107 \| 主题：0 \| 帖子：3 访问空间发消息积分:107 LV2 本网技师 2014-2-25 17:25:09
				讲得还可以喔。回复 \| 举报 \|

		18 yanemperor yanemperor 离线 LV3 助理工程师积分：218 \| 主题：3 \| 帖子：38 访问空间发消息积分:218 LV3 助理工程师 2014-2-25 17:26:19
		还没有看到为什么快会引发震荡？处理机制是什么？回复 \| 举报 \|

			19 bei_jxing bei_jxing 离线 LV6 高级工程师积分：872 \| 主题：5 \| 帖子：346 访问空间发消息积分:872 LV6 高级工程师 2014-2-25 22:26:44
			个人理解：MOS 中寄生Rint,Ls,Cgs组成 RLC 串联谐振电路，RLC发生谐振引起振荡；抑制振荡： 1-增大开通关断Rgext; 能够抑制Vgs振荡，同时也会影响系统效率； 2-减少PCB寄生电感；MOS的栅源回路尽可能小；GS并联PNP 三极管栅源回路小；欢迎补充。回复 \| 举报 \|

				21 bei_jxing bei_jxing 离线 LV6 高级工程师积分：872 \| 主题：5 \| 帖子：346 访问空间发消息积分:872 LV6 高级工程师 2014-2-27 15:55:15
				2-栅极串联铁磁珠前后波形左栅极无串联磁珠右：栅极串联磁珠栅极串联磁珠可以有效抑制振荡，对电源效率影响很小。回复 \| 举报 \|

					29 Ken_MBI Ken_MBI 离线 LV8 副总工程师积分：3893 \| 主题：79 \| 帖子：960 访问空间发消息积分:3893 LV8 副总工程师 2014-3-9 21:28:56
					有试过G极与S极同时串联磁珠的状况回复 \| 举报 \|

				22 bei_jxing bei_jxing 离线 LV6 高级工程师积分：872 \| 主题：5 \| 帖子：346 访问空间发消息积分:872 LV6 高级工程师 2014-2-27 16:06:52
				3-G,S并联PNP三极管前后驱动波形左：下图右边驱动电路右：下图左方驱动电路回复 \| 举报 \|

					27 qq80644864 qq80644864 离线 LV7 版主积分：24106 \| 主题：37 \| 帖子：9098 访问空间发消息积分:24106 版主 2014-3-9 20:02:04
					楼主这里想表达用二极管比三极管好么回复 \| 举报 \|

						28 eric.wentx eric.wentx 离线 LV7 版主积分：46973 \| 主题：485 \| 帖子：17006 访问空间发消息积分:46973 版主 2014-3-9 21:25:38
						没这意思吧,图上也看不出. 回复 \| 举报 \|

							30 qq80644864 qq80644864 离线 LV7 版主积分：24106 \| 主题：37 \| 帖子：9098 访问空间发消息积分:24106 版主 2014-3-9 22:32:30
							绿色那个波形，用三极管的时候下降波形有很大的抖动，而二极管的比较小回复 \| 举报 \|

								31 bei_jxing bei_jxing 离线 LV6 高级工程师积分：872 \| 主题：5 \| 帖子：346 访问空间发消息积分:872 LV6 高级工程师 2014-3-9 22:40:34
								用三极管比用二极管的关断回路小，电路中的寄生电感小，VGS震荡小；回复 \| 举报 \|

									33 qq80644864 qq80644864 离线 LV7 版主积分：24106 \| 主题：37 \| 帖子：9098 访问空间发消息积分:24106 版主 2014-3-9 22:53:30
									图中显示出来的是关断的速度比二极管快多了，但是震荡比二极管的大啊回复 \| 举报 \|

										38 bei_jxing bei_jxing 离线 LV6 高级工程师积分：872 \| 主题：5 \| 帖子：346 访问空间发消息积分:872 LV6 高级工程师 2014-3-10 10:46:50
										请仔细看图，左边图是使用二极管的波形，右边的图是使用三极管的波形。回复 \| 举报 \|

											39 qq80644864 qq80644864 离线 LV7 版主积分：24106 \| 主题：37 \| 帖子：9098 访问空间发消息积分:24106 版主 2014-3-10 20:45:09 倒数10
											图看反了。。。回复 \| 举报 \|

			20 bei_jxing bei_jxing 离线 LV6 高级工程师积分：872 \| 主题：5 \| 帖子：346 访问空间发消息积分:872 LV6 高级工程师 2014-2-27 15:52:01
			1 增大外部驱动电阻前后波形左：Ron=30Ohm,Roff=12Ohm 右：Ron=Roff=51Ohm 外部驱动电阻变大后，振荡明显变小但米勒平台时间加长；电源效率略有降低。回复 \| 举报 \|

				23 春夏秋冬春夏秋冬离线 LV6 高级工程师积分：700 \| 主题：4 \| 帖子：91 访问空间发消息积分:700 LV6 高级工程师 2014-2-28 11:06:21
				感谢分享回复 \| 举报 \|

					24 bei_jxing bei_jxing 离线 LV6 高级工程师积分：872 \| 主题：5 \| 帖子：346 访问空间发消息积分:872 LV6 高级工程师 2014-3-9 14:33:00
					顶起来！回复 \| 举报 \|

				41 qq80644864 qq80644864 离线 LV7 版主积分：24106 \| 主题：37 \| 帖子：9098 访问空间发消息积分:24106 版主 2014-3-10 23:16:48 倒数8
				有点点效率降低有没0.5%？回复 \| 举报 \|

					42 bei_jxing bei_jxing 离线 LV6 高级工程师积分：872 \| 主题：5 \| 帖子：346 访问空间发消息积分:872 LV6 高级工程师 2014-3-16 11:02:20 倒数7
					没有，230V满载，效率大约下降0.2%。回复 \| 举报 \|

		25 huhushuai huhushuai 离线 LV6 高级工程师积分：1902 \| 主题：31 \| 帖子：535 访问空间发消息积分:1902 LV6 高级工程师 2014-3-9 16:42:07
		了解mos的工作机理，对电路设计还是很需要的。回复 \| 举报 \|

			34 bei_jxing bei_jxing 离线 LV6 高级工程师积分：872 \| 主题：5 \| 帖子：346 访问空间发消息积分:872 LV6 高级工程师 2014-3-9 22:54:23
			是的，会少走一些弯路；了解器件特征才能更快，更好设计出好的产品。回复 \| 举报 \|

		26 ipod5566 ipod5566 离线 LV6 高级工程师积分：602 \| 主题：7 \| 帖子：190 访问空间发消息积分:602 LV6 高级工程师 2014-3-9 16:52:28
		请问超结MOS和CoolMOS对比，有哪些优缺点？回复 \| 举报 \|

			32 bei_jxing bei_jxing 离线 LV6 高级工程师积分：872 \| 主题：5 \| 帖子：346 访问空间发消息积分:872 LV6 高级工程师 2014-3-9 22:51:11
			CoolMOS 是英飞凌注册的商标，英飞凌的技术实现也是基于Super junction 技术；可以看英飞凌额定应用笔记证实这一点；龙腾超结也是技术基于Super junction 技术，不同之处在于具体的工艺实现方式上不同吧，英飞凌使用的是多次外延技术。超结比传统平面器件相比总体的优点： 1-单位面积导通电阻小，适合高功率密度，温升和空间要求严格应用； 2-开关速度较快，较色开关损耗；缺点：寄生电容的非线性变换和开关速度快导致EMI特性差一些，EMI和效率是折中的设计；回复 \| 举报 \|

				35 小凡凡小凡凡离线 LV8 副总工程师积分：3158 \| 主题：24 \| 帖子：1175 访问空间发消息积分:3158 LV8 副总工程师 2014-3-9 23:52:10
				没怎么听说，搞份这种MOS的规格书看看了。回复 \| 举报 \|

					37 bei_jxing bei_jxing 离线 LV6 高级工程师积分：872 \| 主题：5 \| 帖子：346 访问空间发消息积分:872 LV6 高级工程师 2014-3-10 10:29:43
					请看附件英飞凌 Infineon - Application Note - PowerMOSFETs - 500V CoolMOS_ - CE - Traditional Chinese.pdf 回复 \| 举报 \|

				36 lianglpk lianglpk 离线 LV4 初级工程师积分：355 \| 主题：2 \| 帖子：76 访问空间发消息积分:355 LV4 初级工程师 2014-3-10 10:14:44
				怎么个折中？别说到关键点就跑了啊！回复 \| 举报 \|

					43 qq80644864 qq80644864 离线 LV7 版主积分：24106 \| 主题：37 \| 帖子：9098 访问空间发消息积分:24106 版主 2014-3-16 19:26:53 倒数6
					这个折中就需要在实践中去搞了，不可能靠理论就弄个折中出来的回复 \| 举报 \|

					45 bei_jxing bei_jxing 离线 LV6 高级工程师积分：872 \| 主题：5 \| 帖子：346 访问空间发消息积分:872 LV6 高级工程师 2014-4-28 22:48:46 倒数4
					事先准备多种方案比如： 1-驱动电阻Ron=51,off=51; Cds=0 2-驱动电阻Ron=51,off=51; Cds=56 3-驱动电阻Ron=51,off=51; Cds=100 EMI分别测试三种情况，然后对比三种情况的效率，最后选择效率和EMI都比较好的方案。回复 \| 举报 \|

						46 yinzhihong20 yinzhihong20 离线 LV6 高级工程师积分：1325 \| 主题：16 \| 帖子：583 访问空间发消息积分:1325 LV6 高级工程师 2014-5-9 12:28:11 倒数3
						回复 \| 举报 \|

				40 Ken_MBI Ken_MBI 离线 LV8 副总工程师积分：3893 \| 主题：79 \| 帖子：960 访问空间发消息积分:3893 LV8 副总工程师 2014-3-10 22:58:06 倒数9
				很好的学习资料回复 \| 举报 \|